设计模式----结构型模式之装饰者模式(Decorator pattern)

走进装饰者模式

　　java.io软件包内封装对文件读写操作，按功能分为两大类：输入流和输出流（我的理解：按类型也分为两大类：字节和字符）。凡是继承java.io.InputStream的派生类都是实现字节输入流，继承java.io.Reader的派生类都是实现字符输入流；继承java.io.OutputStream的派生类都是实现字节输出流，继承java.io.Writer的派生类都是实现字符输出流。所谓输入，主要是程序内部实现读取外部文件信息，输出是从程序内部写信息到外部文件中。

　　在程序中，我们往往使用到

　　　　 InputStream s = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"));
        int a;
        while(-1 != (a = s.read())){
            System.out.println(a);
        }
        s.close();

　　不难可以看出，上述代码主要实现从文件test.txt获取字节信息，InputStream s = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"))；改行代码特别费解，让我们一起探讨一下InputStream，BufferedInputStream和FileInputStream这三个类。

InputStream

　　该类为抽象类，该类的内部方法主要包括以下几组：

　     (1) public abstract int read() throws IOException; //从输入流中读取数据的下一字节

　　　　(2) public int read(byte b[]) throws IOException{}; //从输入流中读取一定数量的字节，并将其存储在缓冲区数组b中

　　　　(3) public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException{};从输入流中读取len-off个数据字节到byte数组

　　　　(4) public synchronized void mark(int readlimit){};//标识输入流中当前位置

　　　　(5) public synchronized void reset() throws IOException{};//将此流重新定位到最后一个对此输入流调用mark方法时的位置

　　　　(6) public boolean markSupported() {};//测试此输入流是否支持mark和reset方法

　　2.BufferedInputStream

　　该类主要是为输入流添加一些特有的功能，即缓冲输入，顾名思义，对于输入流来说，主要是执行获取文件信息（new File(path)）---->从输入流中读取数据的下一个字节(read()方法)---->是否读取完毕(-1 == read())---->关闭流（close()方法）。如果增加缓冲输入功能，能够减少访问磁盘的次数，提高文件读取性能。那么我们再来到BufferedInputStream类，我们发现该类是继承java.io.FilterInputStream类，如下所示：

public
class FilterInputStream extends InputStream {  
    protected volatile InputStream in;
    protected FilterInputStream(InputStream in) {
    this.in = in;
    }
    public int read() throws IOException {
    return in.read();
    }
    public int read(byte b[]) throws IOException {
    return read(b, 0, b.length);
    }
    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
    return in.read(b, off, len);
    }  
    public long skip(long n) throws IOException {
    return in.skip(n);
    }
    public int available() throws IOException {
    return in.available();
    }
    public synchronized void mark(int readlimit) {
    in.mark(readlimit);
    }   
    public synchronized void reset() throws IOException {
    in.reset();
    }
    public boolean markSupported() {
    return in.markSupported();
    }
}

　　FilterInputStream我们回到最开始的语句：InputStream s = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"));使用BufferedInputStream构造方法注入InputStream派生类FileInputStream对象，BufferedInputStream构造方法也是调用自身基类FilterInputStream的构造方法实现注入，这个FileInputStream对象成为FilterInputStream类内部成员变量，s实现的输入流操作也是通过该变量来调用FileInputStream的方法来实现。

　　最后我们通过类层次结构来解读read()方法的使用：

　　s.read()执行主要分为几个步骤:

　　（1）调用BufferedInputStream的read()方法：

　　　　 a、若缓存区【字节数组byte[] buf，下同】中的当前位置大于或等于比缓存区中最有一个有效字节的索引大1的索引，调用方法(2)；

　　　　 b、若缓存区中的当前位置等于比缓存区中最有一个有效字节的索引大1的索引，直接返回缓存buf的下一个字节对应的字节值；

　　（2）获取当前的缓存区buf：

　　　　 a、若输入流中没有被标识的位置，设置缓冲区当前位置为0，执行步骤(3)；

　　　　 b、若输入流中已被标识，分一下四种情况(红色部分摘抄至网上，组织语言太麻烦了)：

　　　　　　。普通mark,直接将标记以前的字符用标记以后的字符覆盖,剩余的空间读取输入流的内容填充；

　　　　　　。当前位置pos >= buffer的长度 >= marklimit,说明mark已经失效,直接清空缓冲区,然后读取输入流内容；

。buffer长度超出限制,抛出异常；

。marklimit比buffer的长度还大,此时mark还没失效,则扩大buffer空间；

　　　　　　最后执行步骤(3);

　　（3）从输入流中读取指定长度的字节到缓存区中（首次缓冲区缓存字节长度默认为8192），同时标识缓冲区有效长度。

　　至此，我们已经基本了解了字节输入流使用缓存输入流功能。那么，我们已经掌握了一个装饰者模式的jdk实例，从类层次整体框架来看，FilterInputStream充当着修饰者，BufferedInputStream充当具体修饰者，FileInputStream为被修饰者。我们直接使用BufferedInputStream的read()方法，就间接地向FilterInputStream注入读取或文件的字节输入流，使用了FileInputStream的read()方法。我们发现FilterInputStream下有许多具体修饰者，这些具体修饰者和FilterInputStream类似，都是为字节输入流实现一些辅助功能。

　　这个模式广泛用到java io流中，其余字节输出流和字符输入输出流也是如此，利用修饰者模式进行了很灵活的扩展。

装饰者模式

　　为什么使用装饰者模式？这是我们需要考虑的，每一个模式设计是为了解决特定问题而存在的，我在网上看到过有这么一段话：开发过程中，需要谨慎使用设计模式，设计模式的不正确使用也会导致不良效果，例如，设计模式增加他人理解代码的困难，同时为了一个简单的逻辑增加模式，也增加了项目成本和进度。只有在开发过程中，合理使用设计模式

进行重构，这种重构不会影响原来的代码逻辑，也使得源码变得更加优雅。

　　装饰者模式动态地往一个类中添加新的行为，这能避免修改原来的类结构。正如《head first设计模式》书中星巴克的例子，如果不合理设计，会产生类爆炸，从而增加项目维护的成本和困难。装饰者模式同时遵循着开放-关闭原则（对扩展开发，对修改关闭）。

装饰者模式使用要点：

装饰者类和被装饰者类必须实现自同一个接口（抽象类）。FilterInputStream类和FileInputStream类都是继承抽象类InputStream；
装饰者内部必须包含派生类或接口的依赖，即组合。FilterInputStream类声明InputStream in；

　最后,将JDK中运用的设计模式理解，以及阅读源码。感觉受益匪浅！

posted on 2017-03-31 14:09 轻浅初夏阅读(150) 评论(0) 收藏举报

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